Die nachhaltige Speicherung von Sonnenenergie stellt eine zentrale Herausforderung für eine klimaneutrale Energieversorgung dar. Ein vielversprechender Ansatz ist die künstliche Photosynthese: Sonnenlicht wird genutzt, um aus leicht verfügbaren Ausgangsstoffen wie Wasser oder CO2 energiereiche chemische Brennstoffe, sogenannte „Solar Fuels“, beispielsweise Wasserstoff oder Kohlenmonoxid, herzustellen. Photoelektrochemische Zellen ermöglichen eine direkte Kopplung von Lichtabsorption und chemischer Umwandlung. Ihre Effizienz hängt jedoch entscheidend von der Entwicklung geeigneter Photoelektrodenmaterialien ab.
Im Rahmen der Promotion werden hierfür metallorganische Gerüstverbindungen (Metal-Organic Frameworks, MOFs) untersucht. Diese kristallinen, porösen Materialien bestehen aus Metallzentren und organischen Bausteinen und lassen sich gezielt hinsichtlich ihrer lichtabsorbierenden, elektronischen und katalytischen Eigenschaften anpassen. Dazu werden Partikelgröße und Materialzusammensetzung kontrolliert, homogene MOF-Dünnschichten auf leitfähigen Substraten hergestellt und molekulare Katalysatoren in das Porensystem integriert. Anschließend werden die resultierenden Photoelektroden photoelektrochemisch charakterisiert und optimiert, mit dem Ziel, effiziente und stabile Systeme zur solaren Brennstofferzeugung zu entwickeln.